超滤反渗透处理城市二级生活污水处理厂出水中试

超滤反渗透处理城市二级生活污水处理厂出水中试研究摘要:本实实验采用超滤滤反渗透处理理二级城市生生活污水出水水,进行生活污污水回用实验验研究.实验结果表表明:超滤反渗透透对处理后出出水的COD，TP，TN，TDS，Cl-处理效率分分别为90%%,95%,95%,99%,97%以上。超滤反渗透透出水达到能能够完全满足足《城市污水水再生利用景景观环境用水水水质标准》(GB/T189221-20002)，可以回用于于景观用水。除N的指标外可可以满足地表表水二类水质质标准，绝大部分指指标满足饮用用水水源标准准。关键词:污水水回用超滤反反渗透随着经济的快速速发展、人口口增多、城市市工业化加快快、人民生活活水平提高和和工业污染严严重、水资源源短缺，用水量逐年年增加。特别是我国国北方地区多多属于干旱和和半干旱地区区，污水回用成成为我国专家家学者研究焦焦点之一。城市污水和工业业废水是一种种重要的潜在在水资源，目前我国正正在大力提倡倡“废水资源化化”。而膜技术是是污水回用关关键技术。由于传统污污水处理出水水中含有悬浮浮物、有机物物、微生物和和无机物，超滤和反渗渗透组合工艺艺是解决污水水回用理想技技术，主要用于城城市污水处理理后达到中水水标准回用，自来水、地地下水、地表表水的净化，大型反渗透透系统的前级级预处理。本实验的目目的是考察用用超滤反渗透透处理城市二二级生活污水水回用，考察超滤反反渗透对COD、TN、NH3-N、TP、Cl-处理效果。反渗透技术是利利用压力表差差为动力的过过滤技术，源源于美国二十十世纪六十年年代宇航科技技的研究，后后逐渐民用，目目前已广泛运运用于科研、医医药、食品、饮饮料、海水淡淡化等领域RO反渗透膜孔孔径小至纳米米级（1纳米=10-9m），在一定定的，H2，超过国家家实验室一级级标准（GB6822-92）[1]。1实验方法和和材料1.1实验验工艺流程超滤超滤超滤水箱高压泵浓水反渗透产水反渗透原水水图1试验验工艺流程图图工艺流程如图11所示,本工艺的超超滤处理作为为反渗透系统统的预处理系系统。1.2实验验设备简介（1)超滤装装置:超滤作为反反渗透的预处处理.超滤设备运运行参数如下下：膜元件规格Ф200×11500；有效膜面积积：46m2；运行方式：内压式；运行压力：0.05～0.15MPa；运行压差：0.028～0.15MPa；反洗压力:0.2～0.244MPa；；水通量：59L//(m2·h)；产水率:75%%；膜孔径：0.05μm。在该项目中中采用了亲水水性好、寿命命长、过滤精精度高的OMEXEELLTMSSFP-26660超滤作为反反渗透的前处处理，保证了了反渗透的可可靠运行。OMEXEELL超滤膜采用用聚偏氟乙烯烯（PVDF）材料，这这种含氟高分分子材料的突突出特点是耐耐氧化能力很很强，允许在在运行和清洗洗时使用较强强烈的化学条条件，因而能能够更彻底地地去除膜上的的污染物，保保障膜过滤系系统的长期稳稳定。另外，该超超滤膜采用了了采用不易堵堵塞的外压式式结构，更适适应来水悬浮浮物含量较高高的场合，也也使清洗更简简便、彻底[[2]。OMEXELLL超滤膜组件件通常以恒流流方式运行，透透膜压差将随随运行时间逐逐渐增加，此此时通过定期期的反洗、气气擦洗以及化化学分散清洗洗等手段，可可以清除膜面面的滤饼层；；而使用杀菌菌剂则能够有有效地控制微微生物繁殖，更更彻底的除去去膜面污染物物。（2）反渗透装装置:反渗透膜组组件装置采用用膜长度为1.0m,膜面积为约7.9mm2，单根膜脱盐盐率为99.5%。反渗透运行行压力一般在在1.3～1.8MMPa；最大水通量量：7.2m3/d；最高操作压压力：4.14MPa；；水通量：21.2L/(m22·h)；运行压差:1.2MPa。抗抗污染反渗透透膜应有一般般复合膜高脱脱盐率的优点点以外，还必必需具备二个个条件，一是是具有很光滑滑的膜表面，使使得任何细小小的污染颗粒粒很难或很少少在膜表面沉沉积和附着；；二是具有很很宽的过流流流道，确保浓浓缩了污染物物物料（高浓浓度的污染物物）在膜系统统中能够高速速流动和顺畅畅排出[3]]。（3）阻垢剂加加药装置:用于向反渗渗透进水中投投加阻垢剂，以以防止膜元件件结垢。反渗渗透浓水端，特特别是反渗透透压力容器中中最后一根膜膜元件的浓水水侧往往出现现诸如CaCO3、CaSO4浓度积大于于其平衡溶解解度指数而结结晶析出，在在膜表面结垢垢造成污堵，并并可能损坏膜膜元件，因此此在进入膜元元件之前设置置了阻垢剂投投加装置，投投加对此类盐盐具有良好分分散作用的阻阻垢剂[4]]。（4）还原剂加加药装置:反渗透设备备要求进水的的余氯小于0.1mmg/L,,加入亚硫酸酸钠还原剂以以消除氧化性性杀菌剂的有有效成分,防止其对反反渗透膜元件件的损坏。1.3实验进进水水质该实验的原水为为传统活性污污泥法工艺污污水厂的二沉沉池出水，其水质见表1所示。表1原水水水质指标水质指标月平均值范围BOD59.85～15.8CODcr36.535.7～833.7TDS43238.4～5..12Cl-95.785.2～1002pH7.216.5～7.44TP1.921.8～5.55TN36.519～49NH3-N27.426.8～366.8SS12.811.2～288.52结果与讨论论2.1工艺艺对CODCr去除效果果分析图2超滤对对COD去除率随时时间的变化关关系超滤膜、反渗透透膜对COD的去除效果果见图2，3。由图2，3可以看出,超滤膜对CODCr的去除效效率较低，平均为49.3%，最高为57..3%，最低为38..2%，反渗透对CODCr的去除效效率在71..1%～84.6%之间。影响超滤和和反渗透去除除效率主要与与原水水质有有关，若水中悬浮浮颗粒较多，则去除效率率较高，因为水中颗颗粒较多时,能吸附一部部分有机物，另外水中大大颗粒有机物物也可以通过过膜去除[55]。反渗透出水CODCr平均值在在4.8mg//L，最高为6.88mg/LL，大多数出水CODCr值测不出出。超滤和反渗渗透对CODCr总去除效效率维持在90%以上。图3反渗透透对COD去除率随时时间的变化关关系2.2工工艺对TN和NH3-N去除效果分分析TN一般包括NNH3-N、有机氮、NO2-N和NO3-N。在常规检测测中没有检测测NO2-N和NO3-N指标,因此工艺对TN，NH3-N去除效果放放在一起进行行综合分析，从而理清N的去除过程程。超滤对TN和NH3-N几乎没有去去除,该工艺对TN,NNH3-N的总去除效效果见图4，5所示。图4“超滤滤+反渗透”工艺对TN的去除效果果图5“超滤+反反渗透”工艺对TN的去除效果果对于这两个指标标，进水曲线和和超滤产水曲曲线基本重合合，即超滤对TN，NH3-N基本没有去去除作用。反渗透对TN，NH3-N的去除作用用都比较明显显；就TN而言，反渗透从第25天起效果明明显好转且非非常稳定；就NH3-N而言，去除效果良良好且一直很很稳定。反渗透对TN，NH3-N的去除曲线线都很平和稳稳定且非常相相近,这说明反渗渗透对NH3-N去除比较彻彻底，在此过程中NH3-N不是因为转转化为NO3-N而被去除[66]。2.3工艺艺对TP去除效果分分析“超滤+反渗透透”集成工艺对TP的去除效果果见图6。从图6可以看出,超滤对TP基本上没有有去除效果，去除率最高高不足15%。这一部分TP主要附着在在颗粒相对较较大的悬浮物物或可溶性固固体颗粒上，而且很多情情况下几乎不不去除，与理论相符符合[7]。个别时候超超滤产水TP高于进水，这是由于实实验误差引起起的。而反渗透对TP的去除效果果相当明显，平均去除率率高达96.7%，且相当稳定定，波动范围仅仅为1.2%%。图6“超滤+反反渗透”集成工艺对TP的去除效果果图7超滤和反渗渗透对浊度的的去除效果2.4工艺艺对浊度去除除效果分析超滤和反渗透对对浊度的去除除见图7。在稳定运行行之后，超滤对其的的去除基本上上达100%，大大缓解了了反渗透膜的的工作压力。该工艺产水水从外观上看看清澈透明。2.5工艺对对TDS去除效果分分析该试验中,超滤滤和反渗透工工艺对TDS的去除效果果见图8。超滤对TDS没有去除效效果。原因是原水水中可溶物的的粒子直径都都很小，一般要在0.01μm以下，它们能够透透过超滤膜[[8]。而反渗透产产水的TDS非常稳定，在16.7mgg/L左右，最高不超过20mg/LL，最低不低于15mg//L。图8"超超滤+反渗透"工艺对TDS的去除效果果2.6工艺对对Cl-去除效果分分析超滤和反渗透工工艺对Cl-的去除效果果如图9所示。超滤对Cl-不但没有去去除,而且在很多多情况下还大大于进水中Cl-。这是因为在在超滤前加的的FeCl3混凝剂带进进了Cl-。[9]而反渗渗透对Cl-的去除效果果很好而且比比较稳定,其平均去除除率达到97%。图9“超滤滤+反渗透”工艺对氯离离子的去除效效果超滤运行方式可可采用全量过过滤和错流过过滤。全量过过滤时进水100%透过膜，当当进水浊度大大于等于15NTU时，应采用用错流过滤方方式：即一部部分水透过膜膜成为产水#另一部分水水在膜丝内侧侧流动，称为为浓水。浓水水可全部循环环回到超滤进进水中，也可可以排放掉部部分浓水，以以免循环回路路中浓水的浊浊度太高，经经过一段时间间（通常为15minn-60miin）的过滤,随着颗粒物物在膜内的沉沉积,超滤膜需进进行周期反洗洗,以便冲掉膜膜内污染物,恢复超滤膜膜过滤性能。反反洗一般分为为常规反洗和和加药反洗(CEB)两种。在本本次试验中，常常规反洗分为为正冲、反洗洗（底部反洗洗、顶部反洗洗），再正冲冲三个步骤。正正冲水采用超超滤进水，反反洗水采用超超滤产水。CEB加药反洗即即在反洗水中中注入一定量量的次氯酸钠钠，对膜进行行杀菌消毒和和强化清洗$然后通过浸浸泡2分钟，加强强反洗效果。2.7超滤膜技技术的前景分分析高性能的中空纤纤维超滤膜能能满足大多数数水处理的要要求并能擅长长处理各种类类型的源水可可以提供即可可靠又节约投投资的水处理理工艺。目前前在国内水工工业市场,超滤技术已已在电力、钢钢铁、化工等等工业废水处处理领域得到到较多应用。随随着经济社会会发展,大规模废水水处理工程将将越来越多,为超滤膜技技术开辟了广广阔的市场空空间。2010年后我国将将开始进入严严重的缺水期期,而水质污染染也逐渐成为为我国城市安安全供水的最最大障碍。城城市生活污水水处理和中水水回用将成为为解决未来城城市水资源危危机的有效途途径之一。因因此超滤膜在在未来市政污污水处理市场场将会具有广广阔的市场空空间。[100]3结论（1）超滤出水水符合《城市市污水再生利利用城市杂用用水水质标准准》(GB/T189200-20022)，超滤产水可可以用作生活活杂用水以及及水质要求较较差的其他回回用水。（2）反渗透工工艺出水水质质最优,能够完全满满足《城市污污水再生利用用景观环境用用水水质标准准》(GB//T189921-22002),反渗透产水水可以回用于于城市污水再再生利用景观观环境用水以以及水质要求求较差的其他他回用水。（3）超滤对浊浊度的去除效效果最为明显显,去除率接近100%%。（4）反渗透对对各指标的去去除效果都非非常好,但是脱盐率率不及97%，与其正常脱脱盐率99%以上还有差差距。其原因可能能与原水中其其他污染物的的存在有关，有待于进一一步探讨。参考文献[1]周立正编编著.反渗透水处处理应用技术术及膜水处理理剂[M]。化学工业业出版社。[2]程家迪,,刘锐,高良敏,等.膜生物反应应器处理微污污染水源水的的研究与应用用现状[J].环境污染与与防治，20009，31(44):666-70。[3]陈卫文，顾顾平，刘锦霞霞。MBR对不同质量量有机物的去去除规律[J]。中国给水水排水，2003，19(2)):43--45。[4]LiXXY,ChhuHP..Membbranebioreeactorrfortheddrinkiingwattertrreatmeentoffpolllutedsurfaacewaaterssuppliies[JJ]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